사람과 동물의 뇌에 발생하는 치명적인 질병이다. 이 병의 특징은 신경이 망가지고, 뇌가 스펀지 섞어 문드러져 로 변한다. 그리고 잠복기가 길다. 인체의 면역반응을 일으키지 않는다. 프리온 질환이 어떻게 뇌를 망가뜨리는지는 거의 모르고 있다.
프리온의 발견 - 스크래피 scrapie
초기 연구는 주로 스크래피에 집중했다. 수백년동안 유럽에서 발생해왔다고 하는 양들의 프리온 질환이다. 이 스크래피 병원체는 방사선, 뉴클레아제, 표준 살균과 소독, 단백질 변형에도 반응하지 않는다. 이 스크래피의 특징은 감염된다는 것이다. 마치 썩은 사과 하나가 사과 상자 전체를 썩어버리게 하듯이, 프리온은 이웃 정상 프리온을 계속 오염시켜 병을 일으킨다는 것이다.
프리온은 의학적으로 매우 중요한 의미를 지닌다. 생물체가 아닌 단백질 입 자임에도 세균이나 바이러스처럼 인간에게 전염되기 때문이다.
1957년 미국 국립보건원의 가이듀섹 Gajdusek 박사는 파푸아뉴기니 원주민에게 유행하는 풍토병 을 조사하던 중 프리온의 존재를 처음으로 규명해냈다. 이곳 원주민에겐 친지가 생명을 잃게 되면 장례식을 치른 후 친지의 뇌를 파내어 먹는 식인풍속이 있었다. 가이듀섹 박사는 이들의 풍토병이 식인 풍속에서 비롯됐음을 밝혀내고 죽은 사람의 뇌 속에 들어있는 단백질 입자가 원인임을 찾아냈다. 그는 이 공로로 76년 노벨 생리의학상을 수상하게 된다.
그러나 프리온을 실제 분리해내고 이들의 생물학적 특정을 구체적으로 밝혀낸 사람은 미국 UCSF대 의대 스탠리 프루시너(Stanley Prusiner) 교수였다. 그는 이들이 인간의 체내에서 원래 모양을 뒤바꿈으로써 뇌신경 등 정상세포의 손상을 초래한다고 밝혔다. 프루시너는 이런 감염성 단백질을 프리온이라 불렀다. 이 프리온은 일반 세포질 단백질과 유사하다는 것이 밝혀졌다. 그러나 일반 세포 프리온 단백질과 큰 차이는 이것이 3차원 구조를 지닌다는 것이다. 이 3차원적 구조가 이 프리온의 특징의 원인인 것 같다. 그리고 단백질 분해 효소, 일반 소독제, 표준 살균법에 반응이 없는 것이 특징이다.
또한 프리온은 생물과 무생물을 가늠하는 가장 중요한 기준이 되는 유전자가 없다. 지구상에서 가장 하등 생물체인 바이러스도 자신과 닮은 개체를 만들기 위해 유전물질인 DNA나 RNA를 갖고 있으나 프리온은 이들 DNA나 RNA가 전혀 없다. 프리온은 생물이 아니란 뜻이다.
그렇다면 한 가지 의문이 남는다. 다른 종의 단백질임에 분명한 프리온이 인체 내 에 들어왔는데 왜 면역계가 이를 감지해 파괴시키지 않는가 하는 점이다. 프루시너 교수는 이를 단백질 입자의 3차원 구조가 변화되는 것으로 프리온 특성을 해석했다. 즉 침투 당시 프리온은 우리 몸에서 만들어낸 단백 질처럼 면역계가 눈치 채지 못할 정도로 교묘하게 위장한 구조를 갖고 있지만 시간이 지날수록 마치 일정한 온도에서 특정한 모양을 갖추는 형상기억합금 처럼 뇌신경에 독성을 미치는 구조로 변한다는 것이다. 프리온이 일으키는 초기 뇌신경 손상은 복잡한 경로를 통해 화학적인 연쇄반응을 일으키고 이것이 뇌에 커다란 구멍을 뚫어놓는 것으로 보고 있다. 프루 시너 교수 역시 이 업적으로 97년 노벨 생리의학상을 받게 된다.
프리온의 특징
치료는 물론 예방도 어렵다. 프리온은 열에 매우 강하다. 열에 약해 쉽게 변성이 일어나는 일반적인 단백질과 달리 3백도 이상의 고열에서도 수십 분 이상 버틸 정도다. 자외선이나 방사선, 화학약품에도 매우 강해 사람을 죽일 수 있는 수천 배의 강도와 용량에서도 파괴되지 않는다. 쇠고기를 완전히 태운다면 모를까 끓는 물에 익히거나 살짝 굽는 정도로는 감염을 막을 수 없다는 뜻이다
몬타나주 록키 마운틴 연구소의 바이러스학자 수제트 프리올라는 광우병 을 연구하고 있다. 그녀는 종종 쥐와 햄스터의 뇌에 광우병 감염 조직을 주입한다. ‘쥐에 주입한 뒤 한 시간 지나면 거의 주입한 감염 조직을 거의 찾을 수 없어요. 그리고 24시간 뒤에 완전히 사라져버리죠. 그리고 1주일뒤에 그 조직이 다시 나타나요. 그 사이에 무슨 일이 일어났는지 아무도 모르죠. 신기한 일입니다. ’
국제보건기구 WHO 인간 광우병 자문가 마틴 지들러Martin Ziedler는 이렇게 말한다. ‘현재 치료법이 없습니다. 가까운 장래에 치료법이 나올 가능성도 없어요.’
당분간 과학자들은 그저 놀라면서 프리온을 연구할 것이다. 프리온의 가장 이상한 것은 프리온이 정상 프리온과 너무나 비슷하다는 것이다. 현재까지 과학자들이 알기로는 프리온은 보통 사람이나 다른 생물체에게서 발견되는 일반 단백질과 거의 동일하다.
프리온은 수백개의 아미노 핵산이 서로 엉켜 아주 긴 뱀모양 문자형태를 하고 있어서 잘 접힌다. 과학자들은 현재 단백질 접힘을 집중 연구하고 있다. 왜햐나면 이 접힘이 우리 몸에서 단백질이 기능하는데 중요한 역할을 하기 때문이다.
현재 여러 과학자들은 프리온은 단지 비정상적으로 접히는 특수한 단백질에 불과하다고 생각하고 있다. 이는 마치 2장의 똑같은 종이가 있는데, 하나는 종이비행기로 접히고, 나머지 하나는 공모양으로 엉켜 뭉치는 것과 같다. 이런 이상한 접힘이 프리온의 특성을 가져다주는 것 같다.
프리온이 뇌 속에 특히 많이 들어있는 정상 단백질 프리온과 만나면, 정상 단백질이 프리온 처럼 접혀, 사실상 프리온으로 변한다. 이 과정에서 새롭게 만들어진 프리온은 전지전능한 힘을 가진다. 과학자들이 아직 알지 못하는 어떤 이유로, 우리 몸은 다른 정상 단백질과는 달리 이 프리온을 없애지 못한다. 한번 프리온이 신경 조직을 파고 들어가서 박살내기 시작하고, 퍼져나가면, 아무도 막을 수 없다.
음식을 먹는 과정에서 처음 위장 속으로 들어간 프리온은 몸의 신경 세포망을 통해 뇌로 흘러들어간다. 그 뒤 처음에는 천천히, 그리고 나중에는 빠른 속도로 사람의 뇌를 쓸모없는 스펀지 뭉치로 만들어 버리는 것이다.
프리온 연구가 특히 어려운 것은, 이것이 DNA 를 가지고 있지 않다는 것이다. 이는 과학자들이 새로운 실험 도구 체계를 개발해야 한다는 뜻이다.
프리온은 빠른 속도로 복제되고, 자신의 존재를 알리는 바이러스나 박테리아 와는 다르게 움직인다. 크로이처펠트 증상은 10년 동안 나타나지 않으며, 최대 잠복기간이 40년까지 될 것이다. 잠복기가 알려지지 않고 있기 때문에 , 과학자들은 얼마나 많은 사람들이 이 병으로 쓰러질지 아직 갈피를 잡지 못하고 있는 실정이다.
아마도 투여량이 큰 차이를 가져오는 것 같다. 만일 프리온을 많이 섭취하면, 적게 섭취하는 것보다 보다 빨리 증상을 나타낼 것이다. 투여량이 아마도 광우병 유발에 핵심 원인으로 보인다.
1990년대 후반까지 과학자들의 추측은 이랬다.
스크래피에 걸린 양의 고기가 섞인 사료를 소가 먹었다. 그리고 감염된 소의 고기가 섞인 사료를 양이 다시 먹었다. 그러는 동안 프리온은 증식했다. 이런 사이클로 수십년동안 돌지 않았다면 사람에게 감염이 안되었을수도 있다. 결국 이런 사이클을 통해 프리온이 굉장히 늘어나서 ‘종간의 장벽을 뛰어넘어’ 사람에게 감염되는 일이 쉬웠을 것이다.
소 기원설은 영국 정부가 지지한 것이었다. 그러나 과학자들 중에는 이미 이 소 기원설에 냉담한 사람들도 있다.
광우병 프리온을 즉각적으로 형성하는 복제 시도는 실패했다. 광우병 프리온은 또한 특히 종간 뛰어넘기를 잘한다는 것이 입증되었다. 광우병 프리온은 이미 고양이한테도 나타났다. 그리고 실험실에서 과학자들은 다른 종으로 감염시키는 실험도 성공했다.
분석결과 광우병 프리온은 종간을 이동하면서도 변화가 거의 없다는 것이 밝혀졌다. 이 때문에 여러 과학자들은 광우병은 하나의 ‘종을 초월한 뇌 소모성 질환’이라는 결론을 내리기도 했다.
이 말이 옳다면, 현행 가축 사육 체계에 큰 문제가 있다는 말이 된다. 현재 미국 등은 소고기 지꺼기를 다른 소에게 먹이는 것을 금지하고 있지만, 소를 양이나 돼지에게 먹이는 것은 허용하고 있기 때문이다.
광우병의 폭발 - 영국
크로이츠펠트-야곱병 Creutzfeldt-Jakob disease
1920년대부터 이 병이 발견되었다. 이 병과 인간 광우병은 다르다. 인간 광우병 발견 이전에 이미 오랫동안 극히 일부의 환자가 걸렸던 병이다.
소 광우병은 1980년대에 처음 확인되었다. 크로이츠펠트-야곱병의 약 85%는 산발적으로 발생하고, 그 정확한 원인이나, 감염경로는 아직 모른다. 주로 노인이 잘 걸린다. 아마도 프리온이 스스로 자신을 복제하면서 자연적으로 발생하는 것 같다. 이 병은 병원에서 각막 이식수술, 경뇌막 이식수술, 신경외과수술도구를 통해 퍼졌다고 한다.
미국은 이미 한 차례 파동을 겪었다. 1965년과 1985년 사이 8100명 이상의 왜소증 어린이들이 사체의 뇌하수체로부터 추출한 성장 호르몬을 투여받았다. 1985년 이중 3명이 크로이처펠트야곱병이 발병했다. FDA 는 사체로부터 추출한 성장호르몬의 사용을 금지했다. 지금까지 15명의 미국인 난쟁이병 환자를 비롯해 해외의 80명이 사체로부터 추출해 투입된 성장호르몬으로 크로이처펠트-야곱병이 발병했다.
* 1986년 영국에서 처음 확인되었다. 이 병이 어디서 왔는지는 아직 밝혀지지 않았고, 논란이 많다. 가장 유력한 것은 스크래피에 감염된 양의 고기와 뼈를 섞은 사료를 소에게 먹였기 때문이라는 것이다. 그리고 광우병에 걸린 소를 다시 소 사료로 만들어 소에게 먹인 것이 광우병이 퍼져나간 원인이라는 학설을 널리 인정받고 있다.
1980~1996년 사이에 광우병에 걸린 소 75만 마리가 도살되었다. 그러나 이미 수 백만명의 영국인이 먹었을 것이다. 1996년 소 사료 금지조치 이후에도 광우병이 계속 발견되었다. 이들 소가 어떻게 감염되었는지는 정확히 모른다. 아마도 광우병 소 사료 지꺼기를 이들 소가 먹었을 가능성이 있다. 동물 실험에서 10mg 으로도 감염된다는 사실이 밝혀졌다. 영국에서 광우병으로 확인된 소가 2003년까지 18만 마리가 넘는다. 그러나 감염 위험이 있는 소는 약 2백만 마리 이상이다.
전 세계로의 전파
퍼지는 건 시간문제였다. 유럽국가 대부분이 영국으로부터 소, 소고기, 소뼈사료를 수입했기 때문이다. 역시 아일랜드를 선두로 1990년 포르투갈과 스위스, 1991년 프랑스, 1997년 벨기에, 룩셈부르크, 네덜란드, 1998년 리히텐슈타인에서 광우병이 발생했다.
독일의 위생수준은 이미 유명하다. 독일은 ‘독일 쇠고기는 안전합니다’라고 자랑한 일이 많다. 그러나 결국 독일 농림부는 2마리의 사육소에서 광우병 양성반응이 나왔다고 발표했다.
새로운 식품 위험을 썼던 "New Food Risks 프랑스 의사 프레데릭 살망 Frederic Saldmann 은 이렇게 말한다.
‘통계학적으로 볼때, 인간 광우병은 아직 큰 풍토병은 아닙니다. 하지만 사람들이 공포에 떠는 것은 과학자들이 이 병에 대해 아무것도 모르기 때문입니다. ’
2004년 영국에서 거주한 경험이 있는 플로리다의 여성 한명이 인간 광우병으로 사망했다. 그녀는 25세로 2년 전 인간광우병 진단을 받았다. 그녀의 가족들은 1992년 이전에 쇠고기를 통해 감염되었을 것이라 믿고 있다.
결국 1993년 캐나다 알베르타에서도 6년산 소의 광우병이 확인되었다. 그리고 2003년 12월 25일 미국 농업국은 광우병 발생을 확인했다. DNA 검사를 통해 이 소가 캐나다 알베르타에서 수입한 소라는 사실이 밝혀졌다.
미국은 이미 한 차례 파동을 겪었다. 1965년과 1985년 사이 8100명 이상의 왜소증 어린이들이 사체의 뇌하수체로부터 추출한 성장 호르몬을 투여받았다. 1985년 이중 3명이 크로이처펠트야곱병이 발병했다. FDA 는 사체로부터 추출한 성장호르몬의 사용을 금지했다. 지금까지 15명의 미국인 난쟁이병 환자를 비롯해 해외의 80명이 사체로부터 추출해 투입된 성장호르몬으로 크로이처펠트-야곱병이 발병했다.
영국 언론들은 매년 50만명의 사람들이 광우병에 걸린 소고기를 먹고 죽을 것이라고 예상했었다. 그러나 뇌가 썩어 문드러지는 이 병에 걸리기는 쉬운 것은 아니다. 우선, 당신은 유전적으로 취약해야 한다. 성장 호르몬을 투여한 수천명의 환자들은 크로이처펠트야곱병 증상을 보이지 않았다. UCSF 대학의 프레드 코헨Fred Cohen은 프리온은 건강한 뇌 단백질이 자기와 닮았을때만 뇌를 변형시킬 수 있다고 주장하며, 인간 뇌 단백질과 광우병 프리온은 그리 좋은 궁합이 아니라는 것이다. 문제는 영국에서 최소 11명을 죽일만큼 충분한 양이 얼마냐 하는 것이다.
종을 넘어선 감염
1980년대 광우병의 종간 감염은 영국에서 처음으로 확인되었는데, 1980년대 동물원의 동물들이 광우병과 같은 증상을 보였고, 1990년에는 집 고양이에서도 발견되었다. 과학자들은 생선, 사슴에서도 변종 광우병을 발견했다.
변종 광우병
2004년 이탈리아의 과학자들은 소 2마리에서 일반적인 광우병과는 또 다른 아밀로이드성 광우병을 발견했다. 이 광우병의 프리온은 일반 광우병의 프리온 보다 낮은 분자량을 가지고 있었다. 다시 말해, 광우병 제2형이 있다는 것이다. 프랑스에서도 변종 광우병이 3건 보고되었다.
인간 광우병
광우병이 폭발한 후, 영국은 국가적으로 인간 광우병을 찾아내기로 했다. 이를 통해 매우 특이한 10명의 환자를 발견했다. 이들의 평균 나이는 28세로 매우 젊었다. 이들은 매우 특이한 임상적, 신경 병리학적 증상을 보였다
1996년, 광우병이 확인된 지 9년만에 영국에서 인간광우병을 발표했다.
2004년 영국에서 거주한 경험이 있는 플로리다의 여성 한명이 인간 광우병으로 사망했다. 그녀는 25세로 2년 전 인간광우병 진단을 받았다. 그녀의 가족들은 1992년 이전에 쇠고기를 통해 감염되었을 것이라 믿고 있다.
2004년 11월까지 총 151건의 인간 광우병이 영국에서 보고되었다. 이 뿐 만아니라 영국에 거주했던 경험이 있는 캐나다인, 미국인, 아일랜드인, 이탈리아인도 인간광우병이 확인됐다. 프랑스에서도 8명이 인간광우병으로 확인되었다.
인간 광우병 증상
인간 광우병 환자의 절반이상은 30세 이전에 사망한다. 평균 사망연령은 28세이다. 반면 일반 크로이처펠트-야곱병은 평균 사망연령이 68세이다.
가장 초기의 임상 증상은 불안, 우울증, 의기소침과 같은 정신병적인 증상이다. 가장 뚜렷한 증상은 지속적인 ‘불쾌한 감각이상’이다.
확실한 신경 병리학적 증상인, 간대성(間代性) 근경련myoclonus 와 추최 외로 기능장애extrapyramidal dysfunction 등은 몇 달 동안 그 진행이 지연된다.
그리고 인간 광우병은 신경 검사에서 스펀지 무리로 둘러싸인 엄청나게 많은 ‘쿠루형 아밀로이드 플라크plaques’ 침전물이 존재하는 것도 특징이다. 면역조직화학염색을 통해 뇌의 많은 부분에서 프로테아제 저항성 프리온 단백질의 뚜렷한 산발 축적을 확인 할 수 있다. 프리온 조각은 편도선, 임파절, 비장, 맹장에서도 쉽게 발견할 수 있다. 그러나 전통적 크로이처펠트-야곱병 환자들에게서는 발견되지 않는다.
인간 광우병 병원체는 임파구 조직에서 쉽게 발견되고, 병원체가 내장의 최초 감염지점에서 뇌로 이동함에 따라, 림프구 순환계와, 혈장에도 존재할 수 있다.
과학자들은 메티오닌 동형성methionine homozygosity이 인간 광우병이 젊은 나이에 발병한다는 것과 잠복기가 짧다는 것과 관계가 있을 것이라 보고 있다. 그러나 매우 의미심장한 것은 , 이 환자가 코돈 129 메티오닌 및 발린 이형(異形)을 가진 사람으로는 최초였다는 점이다. 이 사실은 메티오닌 동형이 아닌 사람도 소 스펀지형 뇌질환 병원에 감염될 수 있다는 것을 의미한다.
감염경로
1. 각막이식
55세 환자 부검결과 1974년 각막 이식을 받은 지 18개월 후 크로이처펠트 야곱병이 진행되었다는 확인 사례가 있다. 각막 제공자도 이 병으로 사망했다. 한 독일인은 각막 이식 수술을 받은지 30년후에 사망했다. 나이는 46세 였다. 각막 제공자의 사망 원인도 크로이처펠트야곱병으로 확인되었다. 일본에서도 같은 병으로 사망한 환자가 있다는 것이 확인되었다. 미국에서 2명, 일본에서 1명 등 추가적으로 감염이 확인되었으나, 공개되지 않았다. 벤진 세척과 에탄올 프롬알데이드 증기살균으로도 감염을 막지 못했다. 학자들은 현재의 표준 살균 처리로는 감염 병원체를 완전히는 막지 못할 것이라고 말한다.
2. 성장호르몬
1985년 미국에서 뇌하수체에서 추출한 성장호르몬을 주입받은 미국인 3명이 크로이처펠트-야곱병에 걸렸다. 나이는 20세~34세였다. 이 환자들은 발육 지체로 1963년~1980년 사이에 호르몬을 주입받았다. 2004년 4월, 26명의 환자가 추가적으로 발견되었는데, 1977년 이전에 호르몬 치료를 받은 사람들이었다. 성장호르몬 감염되면, 평균 잠복기는 20년이다.
3. 경뇌막 이식
1987년 28세의 미국 여성이 두개골 절개술을 받은 지 19개월 후 병이 진행되었다. 2003년까지 전 세계적으로 136건의 뇌경막 이식조직으로 감염된 크로이처펠트 야곱병 사례가 보고 되었다. 특히 일본에서 43건이 발생했다.
4. 수혈
수혈 감염은 영국에서 처음 확인했다. 69세의 남성으로 적혈구 수혈을 받은 후 6년 뒤 2002년 발병했다. 이 수혈을 제공했던 24세의 청년도 이후 인간 광우병이 진행되었고, 수혈 제공 3년 후 병이 진행되었다.
*
영국 언론들은 매년 50만명의 사람들이 광우병에 걸린 소고기를 먹고 죽을 것이라고 예상했었다. 그러나 뇌가 썩어 문드러지는 이 병에 걸리기는 쉬운 것은 아니다.
우선, 당신은 유전적으로 취약해야 한다. 성장 호르몬을 투여한 수천명의 환자들은 크로이처펠트야곱병 증상을 보이지 않았다. UCSF 대학의 프레드 코헨Fred Cohen은 프리온은 건강한 뇌 단백질이 자기와 닮았을때만 뇌를 변형시킬 수 있다고 주장하며, 인간 뇌 단백질과 광우병 프리온은 그리 좋은 궁합이 아니라는 것이다. 문제는 영국에서 최소 11명을 죽일만큼 충분한 양이 얼마냐 하는 것이다.
그러나 새로운 식품 위험'New Food Risks' 을 썼던 " 프랑스 의사 프레데릭 살망 Frederic Saldmann 은 이렇게 말한다.
‘통계학적으로 볼때, 인간 광우병은 아직 큰 풍토병은 아닙니다. 하지만 사람들이 공포에 떠는 것은 과학자들이 이 병에 대해 아무것도 모르기 때문입니다. ’
또 다른 위협 - 만성 소모성 질환
1960년대 후반 콜로라도에서 사로잡힌 뮬 사슴에서 사슴의 프리온 질환인 만성 소모성 질환 CWD 가 처음 확인된 후, 2000년에 들어서는 일리노이, 뉴멕시코, 사우스다코타, 유타, 위스콘신을 비롯해, 프리온 질환이 없었던 와이오밍에서도 발견되었다. 이 병이 인간에게 감염될 수 있는가를 확인을 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. 현재 유전자 조작 쥐를 이용하고 연구를 계속 하고 있다. 특히 사슴 프리온 질환에 오래 노출된 사슴 전문 사냥꾼을 주시하고 있다.
의미
현대인에게 광우병 파동은 새로운 의미를 가진다. 그것은 자연을 함부로 조작하면 인간이 도저히 감당 못할 대재앙을 초래할 수 있다는 것이다.
광우병은 풀을 뜯어먹도록 진화된 소에게 억지로 양고기를 먹인 것이 화근이 된 셈이다.
프리온이든 바이러스든 대부분의 병원체는 원래 숙주 에선 대부분 말썽을 부리지 않고 공생관계를 유지한다. 독성이 강해 숙주가 빨리 죽어버리면 자신도 멸종될 수밖에 없기 때문이다.
에이즈 바이러스 역시 아프리카 원숭이에겐 큰 문제가 되지 않으나 사람에게 옮겨오면서 치명적인 면역결핍증세를 일으킨다. 양에선 단순히 가려움증을 일으키는 프리온이 소와 사람에겐 뇌에 구멍을 뚫고 스펀지로 만들어버린다.
참조 - Ermias D. Belay / Lawrence B. Schonberger ‘The public health impact of prion’ - www.goveg.com - Corenll University College of Veterinary Medicine - usa today 6/22/2004 - www.biosun.co.kr - NEWSWEEK Apr 8, 1996 Issue - NEWSWEEK Dec 4, 2000 Issue
(스크랩) [종합정리] 광우병의 모든것
[종합정리] 광우병의 모든 것
2008. 6. 13. 금요일
사람과 동물의 뇌에 발생하는 치명적인 질병이다. 이 병의 특징은 신경이 망가지고, 뇌가 스펀지 섞어 문드러져 로 변한다. 그리고 잠복기가 길다. 인체의 면역반응을 일으키지 않는다. 프리온 질환이 어떻게 뇌를 망가뜨리는지는 거의 모르고 있다.
프리온의 발견 - 스크래피 scrapie
초기 연구는 주로 스크래피에 집중했다. 수백년동안 유럽에서 발생해왔다고 하는 양들의 프리온 질환이다. 이 스크래피 병원체는 방사선, 뉴클레아제, 표준 살균과 소독, 단백질 변형에도 반응하지 않는다. 이 스크래피의 특징은 감염된다는 것이다. 마치 썩은 사과 하나가 사과 상자 전체를 썩어버리게 하듯이, 프리온은 이웃 정상 프리온을 계속 오염시켜 병을 일으킨다는 것이다.
프리온은 의학적으로 매우 중요한 의미를 지닌다. 생물체가 아닌 단백질 입 자임에도 세균이나 바이러스처럼 인간에게 전염되기 때문이다.
1957년 미국 국립보건원의 가이듀섹 Gajdusek 박사는 파푸아뉴기니 원주민에게 유행하는 풍토병 을 조사하던 중 프리온의 존재를 처음으로 규명해냈다. 이곳 원주민에겐 친지가 생명을 잃게 되면 장례식을 치른 후 친지의 뇌를 파내어 먹는 식인풍속이 있었다. 가이듀섹 박사는 이들의 풍토병이 식인 풍속에서 비롯됐음을 밝혀내고 죽은 사람의 뇌 속에 들어있는 단백질 입자가 원인임을 찾아냈다. 그는 이 공로로 76년 노벨 생리의학상을 수상하게 된다.
그러나 프리온을 실제 분리해내고 이들의 생물학적 특정을 구체적으로 밝혀낸 사람은 미국 UCSF대 의대 스탠리 프루시너(Stanley Prusiner) 교수였다.
그는 이들이 인간의 체내에서 원래 모양을 뒤바꿈으로써 뇌신경 등 정상세포의 손상을 초래한다고 밝혔다. 프루시너는 이런 감염성 단백질을 프리온이라 불렀다. 이 프리온은 일반 세포질 단백질과 유사하다는 것이 밝혀졌다. 그러나 일반 세포 프리온 단백질과 큰 차이는 이것이 3차원 구조를 지닌다는 것이다. 이 3차원적 구조가 이 프리온의 특징의 원인인 것 같다. 그리고 단백질 분해 효소, 일반 소독제, 표준 살균법에 반응이 없는 것이 특징이다.
또한 프리온은 생물과 무생물을 가늠하는 가장 중요한 기준이 되는 유전자가 없다. 지구상에서 가장 하등 생물체인 바이러스도 자신과 닮은 개체를 만들기 위해 유전물질인 DNA나 RNA를 갖고 있으나 프리온은 이들 DNA나 RNA가 전혀 없다. 프리온은 생물이 아니란 뜻이다.
그렇다면 한 가지 의문이 남는다. 다른 종의 단백질임에 분명한 프리온이 인체 내 에 들어왔는데 왜 면역계가 이를 감지해 파괴시키지 않는가 하는 점이다. 프루시너 교수는 이를 단백질 입자의 3차원 구조가 변화되는 것으로 프리온 특성을 해석했다. 즉 침투 당시 프리온은 우리 몸에서 만들어낸 단백 질처럼 면역계가 눈치 채지 못할 정도로 교묘하게 위장한 구조를 갖고 있지만 시간이 지날수록 마치 일정한 온도에서 특정한 모양을 갖추는 형상기억합금 처럼 뇌신경에 독성을 미치는 구조로 변한다는 것이다. 프리온이 일으키는 초기 뇌신경 손상은 복잡한 경로를 통해 화학적인 연쇄반응을 일으키고 이것이 뇌에 커다란 구멍을 뚫어놓는 것으로 보고 있다. 프루 시너 교수 역시 이 업적으로 97년 노벨 생리의학상을 받게 된다.
프리온의 특징
치료는 물론 예방도 어렵다. 프리온은 열에 매우 강하다. 열에 약해 쉽게
변성이 일어나는 일반적인 단백질과 달리 3백도 이상의 고열에서도 수십 분
이상 버틸 정도다. 자외선이나 방사선, 화학약품에도 매우 강해 사람을 죽일 수 있는 수천 배의 강도와 용량에서도 파괴되지 않는다. 쇠고기를 완전히 태운다면 모를까 끓는 물에 익히거나 살짝 굽는 정도로는 감염을 막을 수 없다는 뜻이다
몬타나주 록키 마운틴 연구소의 바이러스학자 수제트 프리올라는 광우병 을 연구하고 있다. 그녀는 종종 쥐와 햄스터의 뇌에 광우병 감염 조직을 주입한다. ‘쥐에 주입한 뒤 한 시간 지나면 거의 주입한 감염 조직을 거의 찾을 수 없어요. 그리고 24시간 뒤에 완전히 사라져버리죠. 그리고 1주일뒤에 그 조직이 다시 나타나요. 그 사이에 무슨 일이 일어났는지 아무도 모르죠. 신기한 일입니다. ’
국제보건기구 WHO 인간 광우병 자문가 마틴 지들러Martin Ziedler는 이렇게 말한다. ‘현재 치료법이 없습니다. 가까운 장래에 치료법이 나올 가능성도 없어요.’
당분간 과학자들은 그저 놀라면서 프리온을 연구할 것이다. 프리온의 가장 이상한 것은 프리온이 정상 프리온과 너무나 비슷하다는 것이다. 현재까지 과학자들이 알기로는 프리온은 보통 사람이나 다른 생물체에게서 발견되는 일반 단백질과 거의 동일하다.
프리온은 수백개의 아미노 핵산이 서로 엉켜 아주 긴 뱀모양 문자형태를 하고 있어서 잘 접힌다. 과학자들은 현재 단백질 접힘을 집중 연구하고 있다. 왜햐나면 이 접힘이 우리 몸에서 단백질이 기능하는데 중요한 역할을 하기 때문이다.
현재 여러 과학자들은 프리온은 단지 비정상적으로 접히는 특수한 단백질에 불과하다고 생각하고 있다. 이는 마치 2장의 똑같은 종이가 있는데, 하나는 종이비행기로 접히고, 나머지 하나는 공모양으로 엉켜 뭉치는 것과 같다. 이런 이상한 접힘이 프리온의 특성을 가져다주는 것 같다.
프리온이 뇌 속에 특히 많이 들어있는 정상 단백질 프리온과 만나면, 정상 단백질이 프리온 처럼 접혀, 사실상 프리온으로 변한다. 이 과정에서 새롭게 만들어진 프리온은 전지전능한 힘을 가진다. 과학자들이 아직 알지 못하는 어떤 이유로, 우리 몸은 다른 정상 단백질과는 달리 이 프리온을 없애지 못한다. 한번 프리온이 신경 조직을 파고 들어가서 박살내기 시작하고, 퍼져나가면, 아무도 막을 수 없다.
음식을 먹는 과정에서 처음 위장 속으로 들어간 프리온은 몸의 신경 세포망을 통해 뇌로 흘러들어간다. 그 뒤 처음에는 천천히, 그리고 나중에는 빠른 속도로 사람의 뇌를 쓸모없는 스펀지 뭉치로 만들어 버리는 것이다.
프리온 연구가 특히 어려운 것은, 이것이 DNA 를 가지고 있지 않다는 것이다. 이는 과학자들이 새로운 실험 도구 체계를 개발해야 한다는 뜻이다.
프리온은 빠른 속도로 복제되고, 자신의 존재를 알리는 바이러스나 박테리아 와는 다르게 움직인다. 크로이처펠트 증상은 10년 동안 나타나지 않으며, 최대 잠복기간이 40년까지 될 것이다. 잠복기가 알려지지 않고 있기 때문에 , 과학자들은 얼마나 많은 사람들이 이 병으로 쓰러질지 아직 갈피를 잡지 못하고 있는 실정이다.
아마도 투여량이 큰 차이를 가져오는 것 같다. 만일 프리온을 많이 섭취하면, 적게 섭취하는 것보다 보다 빨리 증상을 나타낼 것이다. 투여량이 아마도 광우병 유발에 핵심 원인으로 보인다.
1990년대 후반까지 과학자들의 추측은 이랬다.
스크래피에 걸린 양의 고기가 섞인 사료를 소가 먹었다. 그리고 감염된 소의 고기가 섞인 사료를 양이 다시 먹었다. 그러는 동안 프리온은 증식했다. 이런 사이클로 수십년동안 돌지 않았다면 사람에게 감염이 안되었을수도 있다. 결국 이런 사이클을 통해 프리온이 굉장히 늘어나서 ‘종간의 장벽을 뛰어넘어’ 사람에게 감염되는 일이 쉬웠을 것이다.
소 기원설은 영국 정부가 지지한 것이었다. 그러나 과학자들 중에는 이미 이 소 기원설에 냉담한 사람들도 있다.
광우병 프리온을 즉각적으로 형성하는 복제 시도는 실패했다. 광우병 프리온은 또한 특히 종간 뛰어넘기를 잘한다는 것이 입증되었다. 광우병 프리온은 이미 고양이한테도 나타났다. 그리고 실험실에서 과학자들은 다른 종으로 감염시키는 실험도 성공했다.
분석결과 광우병 프리온은 종간을 이동하면서도 변화가 거의 없다는 것이 밝혀졌다. 이 때문에 여러 과학자들은 광우병은 하나의 ‘종을 초월한 뇌 소모성 질환’이라는 결론을 내리기도 했다.
이 말이 옳다면, 현행 가축 사육 체계에 큰 문제가 있다는 말이 된다. 현재 미국 등은 소고기 지꺼기를 다른 소에게 먹이는 것을 금지하고 있지만, 소를 양이나 돼지에게 먹이는 것은 허용하고 있기 때문이다.
크로이츠펠트-야곱병 Creutzfeldt-Jakob disease
1920년대부터 이 병이 발견되었다. 이 병과 인간 광우병은 다르다. 인간 광우병 발견 이전에 이미 오랫동안 극히 일부의 환자가 걸렸던 병이다.
소 광우병은 1980년대에 처음 확인되었다. 크로이츠펠트-야곱병의 약 85%는 산발적으로 발생하고, 그 정확한 원인이나, 감염경로는 아직 모른다. 주로 노인이 잘 걸린다. 아마도 프리온이 스스로 자신을 복제하면서 자연적으로 발생하는 것 같다. 이 병은 병원에서 각막 이식수술, 경뇌막 이식수술, 신경외과수술도구를 통해 퍼졌다고 한다.
미국은 이미 한 차례 파동을 겪었다. 1965년과 1985년 사이 8100명 이상의 왜소증 어린이들이 사체의 뇌하수체로부터 추출한 성장 호르몬을 투여받았다. 1985년 이중 3명이 크로이처펠트야곱병이 발병했다. FDA 는 사체로부터 추출한 성장호르몬의 사용을 금지했다. 지금까지 15명의 미국인 난쟁이병 환자를 비롯해 해외의 80명이 사체로부터 추출해 투입된 성장호르몬으로 크로이처펠트-야곱병이 발병했다.
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1986년 영국에서 처음 확인되었다. 이 병이 어디서 왔는지는 아직 밝혀지지 않았고, 논란이 많다. 가장 유력한 것은 스크래피에 감염된 양의 고기와 뼈를 섞은 사료를 소에게 먹였기 때문이라는 것이다. 그리고 광우병에 걸린 소를 다시 소 사료로 만들어 소에게 먹인 것이 광우병이 퍼져나간 원인이라는 학설을 널리 인정받고 있다.
1980~1996년 사이에 광우병에 걸린 소 75만 마리가 도살되었다. 그러나 이미 수 백만명의 영국인이 먹었을 것이다. 1996년 소 사료 금지조치 이후에도 광우병이 계속 발견되었다. 이들 소가 어떻게 감염되었는지는 정확히 모른다. 아마도 광우병 소 사료 지꺼기를 이들 소가 먹었을 가능성이 있다. 동물 실험에서 10mg 으로도 감염된다는 사실이 밝혀졌다. 영국에서 광우병으로 확인된 소가 2003년까지 18만 마리가 넘는다. 그러나 감염 위험이 있는 소는 약 2백만 마리 이상이다.
전 세계로의 전파
퍼지는 건 시간문제였다. 유럽국가 대부분이 영국으로부터 소, 소고기, 소뼈사료를 수입했기 때문이다. 역시 아일랜드를 선두로 1990년 포르투갈과 스위스, 1991년 프랑스, 1997년 벨기에, 룩셈부르크, 네덜란드, 1998년 리히텐슈타인에서 광우병이 발생했다.
독일의 위생수준은 이미 유명하다. 독일은 ‘독일 쇠고기는 안전합니다’라고 자랑한 일이 많다. 그러나 결국 독일 농림부는 2마리의 사육소에서 광우병 양성반응이 나왔다고 발표했다.
새로운 식품 위험을 썼던 "New Food Risks 프랑스 의사 프레데릭 살망 Frederic Saldmann 은 이렇게 말한다.
‘통계학적으로 볼때, 인간 광우병은 아직 큰 풍토병은 아닙니다. 하지만 사람들이 공포에 떠는 것은 과학자들이 이 병에 대해 아무것도 모르기 때문입니다. ’
2004년 영국에서 거주한 경험이 있는 플로리다의 여성 한명이 인간 광우병으로 사망했다. 그녀는 25세로 2년 전 인간광우병 진단을 받았다. 그녀의 가족들은 1992년 이전에 쇠고기를 통해 감염되었을 것이라 믿고 있다.
결국 1993년 캐나다 알베르타에서도 6년산 소의 광우병이 확인되었다. 그리고 2003년 12월 25일 미국 농업국은 광우병 발생을 확인했다. DNA 검사를 통해 이 소가 캐나다 알베르타에서 수입한 소라는 사실이 밝혀졌다.
미국은 이미 한 차례 파동을 겪었다. 1965년과 1985년 사이 8100명 이상의 왜소증 어린이들이 사체의 뇌하수체로부터 추출한 성장 호르몬을 투여받았다. 1985년 이중 3명이 크로이처펠트야곱병이 발병했다. FDA 는 사체로부터 추출한 성장호르몬의 사용을 금지했다. 지금까지 15명의 미국인 난쟁이병 환자를 비롯해 해외의 80명이 사체로부터 추출해 투입된 성장호르몬으로 크로이처펠트-야곱병이 발병했다.
영국 언론들은 매년 50만명의 사람들이 광우병에 걸린 소고기를 먹고 죽을 것이라고 예상했었다. 그러나 뇌가 썩어 문드러지는 이 병에 걸리기는 쉬운 것은 아니다.
우선, 당신은 유전적으로 취약해야 한다. 성장 호르몬을 투여한 수천명의 환자들은 크로이처펠트야곱병 증상을 보이지 않았다. UCSF 대학의 프레드 코헨Fred Cohen은 프리온은 건강한 뇌 단백질이 자기와 닮았을때만 뇌를 변형시킬 수 있다고 주장하며, 인간 뇌 단백질과 광우병 프리온은 그리 좋은 궁합이 아니라는 것이다. 문제는 영국에서 최소 11명을 죽일만큼 충분한 양이 얼마냐 하는 것이다.
종을 넘어선 감염
1980년대 광우병의 종간 감염은 영국에서 처음으로 확인되었는데, 1980년대 동물원의 동물들이 광우병과 같은 증상을 보였고, 1990년에는 집 고양이에서도 발견되었다. 과학자들은 생선, 사슴에서도 변종 광우병을 발견했다.
변종 광우병
2004년 이탈리아의 과학자들은 소 2마리에서 일반적인 광우병과는 또 다른 아밀로이드성 광우병을 발견했다. 이 광우병의 프리온은 일반 광우병의 프리온 보다 낮은 분자량을 가지고 있었다. 다시 말해, 광우병 제2형이 있다는 것이다. 프랑스에서도 변종 광우병이 3건 보고되었다.
광우병이 폭발한 후, 영국은 국가적으로 인간 광우병을 찾아내기로 했다. 이를 통해 매우 특이한 10명의 환자를 발견했다. 이들의 평균 나이는 28세로 매우 젊었다. 이들은 매우 특이한 임상적, 신경 병리학적 증상을 보였다
1996년, 광우병이 확인된 지 9년만에 영국에서 인간광우병을 발표했다.
2004년 영국에서 거주한 경험이 있는 플로리다의 여성 한명이 인간 광우병으로 사망했다. 그녀는 25세로 2년 전 인간광우병 진단을 받았다. 그녀의 가족들은 1992년 이전에 쇠고기를 통해 감염되었을 것이라 믿고 있다.
2004년 11월까지 총 151건의 인간 광우병이 영국에서 보고되었다. 이 뿐 만아니라 영국에 거주했던 경험이 있는 캐나다인, 미국인, 아일랜드인, 이탈리아인도 인간광우병이 확인됐다. 프랑스에서도 8명이 인간광우병으로 확인되었다.
인간 광우병 증상
인간 광우병 환자의 절반이상은 30세 이전에 사망한다. 평균 사망연령은 28세이다. 반면 일반 크로이처펠트-야곱병은 평균 사망연령이 68세이다.
가장 초기의 임상 증상은 불안, 우울증, 의기소침과 같은 정신병적인 증상이다. 가장 뚜렷한 증상은 지속적인 ‘불쾌한 감각이상’이다.
확실한 신경 병리학적 증상인, 간대성(間代性) 근경련myoclonus 와 추최 외로 기능장애extrapyramidal dysfunction 등은 몇 달 동안 그 진행이 지연된다.
그리고 인간 광우병은 신경 검사에서 스펀지 무리로 둘러싸인 엄청나게 많은 ‘쿠루형 아밀로이드 플라크plaques’ 침전물이 존재하는 것도 특징이다. 면역조직화학염색을 통해 뇌의 많은 부분에서 프로테아제 저항성 프리온 단백질의 뚜렷한 산발 축적을 확인 할 수 있다. 프리온 조각은 편도선, 임파절, 비장, 맹장에서도 쉽게 발견할 수 있다. 그러나 전통적 크로이처펠트-야곱병 환자들에게서는 발견되지 않는다.
인간 광우병 병원체는 임파구 조직에서 쉽게 발견되고, 병원체가 내장의 최초 감염지점에서 뇌로 이동함에 따라, 림프구 순환계와, 혈장에도 존재할 수 있다.
과학자들은 메티오닌 동형성methionine homozygosity이 인간 광우병이 젊은 나이에 발병한다는 것과 잠복기가 짧다는 것과 관계가 있을 것이라 보고 있다. 그러나 매우 의미심장한 것은 , 이 환자가 코돈 129 메티오닌 및 발린 이형(異形)을 가진 사람으로는 최초였다는 점이다. 이 사실은 메티오닌 동형이 아닌 사람도 소 스펀지형 뇌질환 병원에 감염될 수 있다는 것을 의미한다.
감염경로
1. 각막이식
55세 환자 부검결과 1974년 각막 이식을 받은 지 18개월 후 크로이처펠트 야곱병이 진행되었다는 확인 사례가 있다. 각막 제공자도 이 병으로 사망했다. 한 독일인은 각막 이식 수술을 받은지 30년후에 사망했다. 나이는 46세 였다. 각막 제공자의 사망 원인도 크로이처펠트야곱병으로 확인되었다. 일본에서도 같은 병으로 사망한 환자가 있다는 것이 확인되었다. 미국에서 2명, 일본에서 1명 등 추가적으로 감염이 확인되었으나, 공개되지 않았다. 벤진 세척과 에탄올 프롬알데이드 증기살균으로도 감염을 막지 못했다. 학자들은 현재의 표준 살균 처리로는 감염 병원체를 완전히는 막지 못할 것이라고 말한다.
2. 성장호르몬
1985년 미국에서 뇌하수체에서 추출한 성장호르몬을 주입받은 미국인 3명이 크로이처펠트-야곱병에 걸렸다. 나이는 20세~34세였다. 이 환자들은 발육 지체로 1963년~1980년 사이에 호르몬을 주입받았다. 2004년 4월, 26명의 환자가 추가적으로 발견되었는데, 1977년 이전에 호르몬 치료를 받은 사람들이었다. 성장호르몬 감염되면, 평균 잠복기는 20년이다.
3. 경뇌막 이식
1987년 28세의 미국 여성이 두개골 절개술을 받은 지 19개월 후 병이 진행되었다. 2003년까지 전 세계적으로 136건의 뇌경막 이식조직으로 감염된 크로이처펠트 야곱병 사례가 보고 되었다. 특히 일본에서 43건이 발생했다.
4. 수혈
수혈 감염은 영국에서 처음 확인했다. 69세의 남성으로 적혈구 수혈을 받은 후 6년 뒤 2002년 발병했다. 이 수혈을 제공했던 24세의 청년도 이후 인간 광우병이 진행되었고, 수혈 제공 3년 후 병이 진행되었다.
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영국 언론들은 매년 50만명의 사람들이 광우병에 걸린 소고기를 먹고 죽을 것이라고 예상했었다. 그러나 뇌가 썩어 문드러지는 이 병에 걸리기는 쉬운 것은 아니다.
우선, 당신은 유전적으로 취약해야 한다. 성장 호르몬을 투여한 수천명의 환자들은 크로이처펠트야곱병 증상을 보이지 않았다. UCSF 대학의 프레드 코헨Fred Cohen은 프리온은 건강한 뇌 단백질이 자기와 닮았을때만 뇌를 변형시킬 수 있다고 주장하며, 인간 뇌 단백질과 광우병 프리온은 그리 좋은 궁합이 아니라는 것이다. 문제는 영국에서 최소 11명을 죽일만큼 충분한 양이 얼마냐 하는 것이다.
그러나 새로운 식품 위험'New Food Risks' 을 썼던 " 프랑스 의사 프레데릭 살망 Frederic Saldmann 은 이렇게 말한다.
‘통계학적으로 볼때, 인간 광우병은 아직 큰 풍토병은 아닙니다. 하지만 사람들이 공포에 떠는 것은 과학자들이 이 병에 대해 아무것도 모르기 때문입니다. ’
또 다른 위협 - 만성 소모성 질환
1960년대 후반 콜로라도에서 사로잡힌 뮬 사슴에서 사슴의 프리온 질환인 만성 소모성 질환 CWD 가 처음 확인된 후, 2000년에 들어서는 일리노이, 뉴멕시코, 사우스다코타, 유타, 위스콘신을 비롯해, 프리온 질환이 없었던 와이오밍에서도 발견되었다. 이 병이 인간에게 감염될 수 있는가를 확인을 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. 현재 유전자 조작 쥐를 이용하고 연구를 계속 하고 있다. 특히 사슴 프리온 질환에 오래 노출된 사슴 전문 사냥꾼을 주시하고 있다.
현대인에게 광우병 파동은 새로운 의미를 가진다. 그것은 자연을 함부로 조작하면 인간이 도저히 감당 못할 대재앙을 초래할 수 있다는 것이다.
광우병은 풀을 뜯어먹도록 진화된 소에게 억지로 양고기를 먹인 것이 화근이 된 셈이다.
프리온이든 바이러스든 대부분의 병원체는 원래 숙주 에선 대부분 말썽을 부리지 않고 공생관계를 유지한다. 독성이 강해 숙주가 빨리 죽어버리면 자신도 멸종될 수밖에 없기 때문이다.
에이즈 바이러스 역시 아프리카 원숭이에겐 큰 문제가 되지 않으나 사람에게 옮겨오면서 치명적인 면역결핍증세를 일으킨다. 양에선 단순히 가려움증을 일으키는 프리온이 소와 사람에겐 뇌에 구멍을 뚫고 스펀지로 만들어버린다.
번역, 윤문, 자료정리 - 최윤근( hurkle97@hanmail.net )
참조
- Ermias D. Belay / Lawrence B. Schonberger ‘The public health impact of prion’
- www.goveg.com
- Corenll University College of Veterinary Medicine
- usa today 6/22/2004
- www.biosun.co.kr
- NEWSWEEK Apr 8, 1996 Issue
- NEWSWEEK Dec 4, 2000 Issue